MİKRODALGA DESTEKLİ İMPREGNASYON YÖNTEMİ ile ATIK BİYOKÜTLEDEN SENTEZLENEN AKTİF KARBON KULLANILARAK BOYAR MADDE ve UÇUCU ORGANİK BİLEŞİK ADSORPSİYONU

Abstract

Bu çalışmada atık biyokütle kaynaklarından tütün sapı (TS) ve bamya sapıdan (BS) ZnCl2 ve H3PO4 aktifleştiricileri kullanılarak mikrodalga destekli impregnasyon yöntemi ile aktif karbon sentezlenmiştir. Aktif karbonlar ile metilen mavisi (MM) ve malahit yeşili (MY) boyar maddeleri ile benzen ve ksilen uçucu organik bileşiklerin (UOB) adsorpsiyonu yapılmıştır. Aktif karbon sentezinde; mikrodalgada ortam gazı, mikrodalga süresi, mikrodalga gücü, aktivasyon sıcaklığı, aktivasyon süresi ve impregnasyon oranı etkisi incelenmiştir. Sentezlenen aktif karbonlar BET, FT-IR ve SEM analizleri ile karakterize edilmiştir. ZnCl2 ve H3PO4 aktifleştiricileri ile TS’den sentezlenen aktif karbonlar sırasıyla TSAC1 ve TSAC2 olarak kodlanmış, yüzey alanları ise sırasıyla 731.799 m2 /g, ve 760.855 m2 /g olmuştur. BS’den sentezlenen aktif karbonlar BSAC1 ve BSAC2 olarak kodlanmış, yüzey alanları ise sırasıyla 737.676 m2 /g ve 759.453 m2 /g olmuştur. Ayrıca atık biyokütlelerden geleneksel yöntemle de aktif karbon sentezi gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen aktif karbonlar TSAC3, TSAC4, BSAC3 ve BSAC4 olarak kodlanmıştır. Aktif karbonların yüzey alanları sırasıyla 323.648 m2 /g, 547.196 m2 /g, 17.766 m2 /g ve 8.174 m2 /g olarak bulunmuştur. MM adsorpsiyonu için TSAC2 ve BSAC1 kodlu aktif karbonlar kullanılmıştır. MM adsorpsiyonunda pH (2-10) ve çözelti başlangıç konsantrasyonu (50-250 ppm) etkisi incelenmiştir. MY adsorpsiyonunda ise TSAC1 ve BSAC2 kodlu aktif karbonlar kullanılmıştır. MY adsorpsiyonunda sadece çözelti başlangıç konsantrasyonu (50-250 ppm) etkisi incelenmiştir. Benzen ve ksilen adsorpsiyonunda ise TSAC1, TSAC2, BSAC1 ve BSAC2 kodlu aktif karbonlar kullanılmıştır. UOB adsorpsiyonunda temas süresi (10-20 dakika), adsorbent miktarı (25-100 mg) ve gaz giriş konsantrasyonu (10-25 ppm) etkisi incelenmiştir. Tüm adsorpsiyon işleminin denge verileri Langmuir ve Freundlich izotermleri, kinetik verileri ise yalancı birinci derece, yalancı ikinci derece ve partikül içi difüzyon modelleri kullanılarak incelenmiştir. İncelenen denge verilerine göre boyar madde (MM ve MY) ve UOB (benzen ve ksilen) adsorpsiyonu için en uygun Langmuir modelde, kinetik veriler ise yalancı ikinci derece modelde olmuştur. Langumuir model sonuçlarına göre maksimum adsorpsiyon kapasitesi (qmax) MM ve MY için sırasıyla 144.93 mg/g ve 136.98 mg/g olmuştur. Benzen ve ksilen için bulunan maksimum adsorpsiyon kapasitesi (qmax) ise sırasıyla 581.39 mg/g ve 909.09 mg/g olmuştur. Ayrıca MM ve MY adsorpsiyonu deney tasarımı yöntemiyle incelenmiştir. Deney tasarımı için yanıt yüzey model (YYM) içerisinde bulunan merkezi kompozit tasarım (MKT) kullanılmıştır. Deney tasarımında; çözelti başlangıç konsantrasyonu (75-150 ppm), adsorpsiyon süresi (120-240 dakika) ve aktif karbon miktarı (50-100 mg) parametreleri, cevap parametresi olarak da adsorpsiyon kapasitesi (qe) seçilmiştir. Bu çalışmanın bulguları, kullanılan atık biyokütlelerden mikrodalga destekli impregnasyon işlemi sonucu sentezlenen aktif karbonların, boyar madde ve uçucu organik bileşiklerin giderimininde oldukça etkin olduğunu ortaya koymuştur.